大爆炸是黑洞吗?

好奇小子 2016年5月23日18:41:49
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这个问题可以分解成以下三个更特定的问答。

  宇宙在形成之初为什么没有坍缩成黑洞?

  有些人很难理解为什么大爆炸不是一个黑洞。毕竟物质它在其最初的几分之一秒内的密度比所有已知恒星的密度都高得多,而且如此高密度的物质理应强烈地扭曲时空,当密度足够大时,一定会出现一个相对于其内部质量而言尺寸小于史瓦西半径(Schwarzschild Radius)的区域。然而大爆炸设法避免了限于自己制造的黑洞之中并且令人不可思议的是奇点附近的空间实际上并未紧紧地卷曲反而展平了。这是怎么回事?

  简单的回答是这样的:因为大爆炸在初始时刻膨胀得很快,而此后膨胀速率才逐渐降低,所以它避免了变成黑洞。空间可以被展平而时空不会。卷曲可以来自于时空尺度的时间部分。该尺度确定了宇宙膨胀的减速度。因此时空卷曲的总和与物质的密度有关,但膨胀和任何空间的卷曲对其都有影响。史瓦西关于引力方程的解是静态的,而且是一个静态球体坍缩成黑洞前的极限。史瓦西极限不适用于快速膨胀的物质。黑洞模型与大爆炸模型的区别是什么?

  标准的大爆炸模型是佛莱德曼-罗勃特森-沃尔克(FRW)(Friedmann-Robertson-Walker)对于广义相对论引力场方程的解系。这些解可以用来描述开放或闭合的宇宙。所有的FRW宇宙都在时间的原点处有一个奇点以代表大爆炸。黑洞也有奇点。并且一个没有光可以从中逃逸的封闭宇宙的定义于一个黑洞的定义是完全相同的。那么区别在哪里呢?

  第一个显著的区别是FRW模型中的奇点位于该宇宙中所有事件的过去,而黑洞的奇点存在于未来。因此大爆炸更象一个作为黑洞在时间上反转的白洞。依据经典的广义相对论,与黑洞不可被消灭的(时间反转的)原因一样,白洞不能存在。如果它们存在这(指上述解释,译者)可能就不适用了。

  但一个标准的FRW黑洞模型也和白洞不同。白洞有一个作为黑洞反转的白洞的视界。任何东西都不能进入白洞的视界,同样也不能逃离黑洞的视界。大致而言,这就是白洞的定义。注意,这本可以简单地用于比较FRW模型与标准黑洞或白洞模型(如静态史瓦西(Schwarzschild)或旋转的凯尔(Kerr)解)的不同。但对于与更一般的黑洞或白洞比较而言,这就困难得多。真正的区别在于FRW模型没有与黑洞或白洞同型的视界。在白洞视界之外的坐标轴可以追溯到无穷远的过去而不会触及白洞的奇

来源:自成 物理网

匿名

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